近十年來，從蘇丹紅鴨蛋、三聚氰胺奶粉、地溝油，到鎘大米、毒膠囊、長生疫苗，中國食藥品安全問題層出不窮，消費者對食藥品安全的信任已然降至冰點。在這種形勢下，食藥品安全迫切需要引入科學有效的監管機制，而溯源正是最為重要的手段之一。實際上，早在二十年前，我國已經著手建立可追溯管理體系，但直至今日仍未能實現全面有效的食品追溯。這是因為現代食品的種養殖生產環節繁複，加工程序多、配料多，流通進銷渠道複雜，出現食品安全問題的概率大大增加，相應的追溯和問責的難度也不斷上升。區塊鏈技術的出現，或許能給傳統溯源技術帶來顛覆性的變革。
區塊鏈是目前溯源領域的研究熱點，共識機制是其技術框架中非常重要的一類技術。正是因為共識機制的存在，區塊鏈才可以在分佈式網絡體系中達到一致性。本文首先介紹了共識的基本概念，然後介紹了利用區塊鏈共識機制實現防偽溯源目標的案例，最後對區塊鏈溯源的應用領域進行了整體分析。
區塊鏈是什麼？
區塊鏈是利用鏈式數據區塊結構驗證和存儲數據，利用分佈式的共識機制和數學算法集體生成和更新數據，利用密碼學保證了數據的傳輸和使用安全，利用自動化腳本代碼來編程和操作數據的一種全新的去中心化的基礎架構與分佈式計算範式。它是一種安全的數字數據庫，存儲了用戶發送的所有信息，且不能被篡改。
區塊鏈溯源防偽技術是區塊鏈應用場景之一。其在食品行業上的應用具體來說，體現在食品包裝上的有機碼，該碼包含食品的生產基地、生長情況、基地生產規模、運輸狀況等信息。這個有機碼與區塊鏈技術相結合，就誕生了具有不可更改記錄的有機二維碼，消費者只要掃一掃就可以獲得該蔬菜的所有信息，使農業信息更加透明化。
區塊鏈三大特性理論上可實現溯源防偽
本節從理論上分析區塊鏈防偽溯源技術的可行性。主要闡述區塊鏈的三大特性的基本原理，以及如何支持防偽溯源技術的實現。
一是共識機制。
共識機制保證了以去中心化方式維護分佈式數據庫數據的一致性。目前應用最廣的共識機制應屬POW。即工作量證明機制（proof of work），POW工作量證明，就是大家熟悉的挖礦，通過數學運算，計算出一個滿足規則的隨機數，即獲得本次記賬權，發出本輪需要記錄的數據，全網其它節點驗證後一起存儲。專業一點說，礦工們在挖一個新的區塊時，必須對SHA-256密碼散列函數進行運算，區塊中的隨機散列值以一個或多個0開始。隨著0數目的上升，找到這個解所需要的工作量將呈指數增長，礦工通過反覆嘗試找到這個解。最先算出正確答案的節點可獲得當前區塊的記賬權，同時獲得新發行比特幣的獎勵，而偽造記錄或破壞系統則需要投入極大的成本。在比特幣的PoW機制中，由於獲得計算結果的概率趨近於所佔算力比例，因此在不掌握51%以上算力的前提下，礦工欺詐的成本要顯著高於誠實挖礦，甚至不可能完成欺詐。這就保證了區塊鏈每一次節點的運算結果是正確的。
二是時間戳。
時間戳(Time stamp)通常是一個字符序列，唯一標識某一刻的時間。具體而言，它是一個能表示一份數據在某個特定時間之前已經存在的、完整的和可驗證的“標記”，能夠將某一時間內發生的所有事件在區塊鏈數據庫中進行唯一的、不可更改的記錄。因此在產品整個生產過程以及運輸過程的每一個環節都會產生一個不可偽造和更改的時間記錄信息。
三是聯盟鏈。
聯盟鏈是屬於區塊鏈種類中的其中之一（其他鏈還有公有鏈、私有鏈、側鏈、跨鏈等），不同於公有鏈，它是一種需要註冊許可的區塊鏈，僅限於聯盟成員參與，加入需要申請和身份驗證，並提供對參與成員的管理、認證、授權、監控、審計等全套安全管理功能。聯盟鏈上的讀寫權限、參與記賬權限按聯盟的規則來制定，整個網絡由成員機構共同維護，網絡接入一般通過成員機構的網關節點接入，共識過程由預先選好的節點控制。一般來說，聯盟鏈適合於行業機構間的交易、結算或清算等應用場景。聯盟鏈對交易的確認時間、每秒交易數都與公有鏈有較大的區別，對安全和性能的要求也比公有鏈高。所以聯盟鏈更符合由政府相關部門監管行業的體制模式，也更容易被大多數政府所認可。
總體而言，共識機制保障了鏈上記錄的真實性，時間戳記錄了每一次交易發生的時間和雙方信息，聯盟鏈提供了安全管理手段，三位一體共同保障了區塊鏈防偽溯源技術的應用實現。
區塊鏈溯源技術的落地案例
隨著區塊鏈技術的發展，區塊鏈在非金融領域的探索逐步取得成果。例如在食品安全領域的防偽溯源應用。本段主要講述家樂福、京東、IBM三個已經實施的應用案例。
1.家樂福Auvergne雞
近日，零售業巨頭家樂福首次在法國使用區塊鏈技術的消息成為區塊鏈圈評論的熱點，其標誌性的產品是家樂福Auvergne雞。消費者通過掃碼能夠找出每隻雞的飼養地點和方式，農民的名字，使用的飼料，是否使用過抗生素治療等信息。從農場到商店的雞肉的整個過程都將被跟蹤記錄。目前為止，家樂福已經推出了八種應用區塊鏈溯源技術的產品，如雞蛋，奶酪，牛奶，橙子，西紅柿，鮭魚和碎牛肉。其創新的系統設計保證了消費者完整的產品可追溯性。
2.京東跑步雞
事實上，京東的跑步雞扶貧計劃早就已經在2016年的雙十一前夕開始醞釀，考慮到項目的初衷是扶貧，因此京東沒有大肆宣傳的悄悄上線了跑步雞項目，農戶可根據京東的指導進行飼養，達到京東生鮮驗收標準後，即可在京東平臺售賣，實現增收。在項目的背後，是利用區塊鏈技術在做支撐。京東聯合27個品牌商成立了品質溯源防偽聯盟，同期發佈了區塊鏈防偽追溯開放平臺，向生態內的品牌商免費開放。據稱，目前京東初步完成了300個熱銷商品的防偽追溯數據區塊鏈接入，其中名氣最大的非“跑步雞”莫屬了。
京東CEO劉強東介紹到，京東養的跑步雞要求必須放養，並且每隻雞的腳上都有計步器監督，只有跑夠一百萬步以上京東才會以一百多的超高價格收購。京東生鮮從雞苗開始，到最終的屠宰入庫，甚至包裝材料，都在記錄在區塊鏈溯源系統中。跑步雞全部為60天日齡的公雞雞苗，成雞將被送往通過京東生鮮驗收標準的屠宰場，再由京東生鮮部門回收。
3.IBM Food Trust
IBM Food Trust是IBM最近推出的一個新的食品供應鏈區塊鏈工具。該軟件套件可以基於分佈式賬本技術（DLT）追蹤食品的供應鏈路徑。IBM Food Trust™使用區塊鏈技術在食品供應鏈中創造前所未有的可見性和問責制。它是同類中唯一的網絡，通過食品系統數據的許可，永久和共享記錄連接種植者，加工商，分銷商和零售商每一個生產環節的信息。
該解決方案為參與者提供了基於許可的食物生態系統信息共享視圖，允許方便的數據發佈和受控的信息共享。為了實現這一目標，IBM Food Trust解決方案使參與者能夠輸入和控制對其加密區塊鏈數據的訪問。
這樣，事務合作伙伴只能訪問他們有權查看的數據。允許的數據訪問是核心解決方案的一個組成部分。訪問控制確保擁有數據的組織可以完全控制誰可以在網絡上訪問它。IBM Food Trust解決方案用戶可以通過查詢食品標識符（如全球貿易項目編號（GTIN）或通用產品代碼（UPC），使用產品名稱和過濾日期），實時快速查找供應鏈中的項目。
作為IBM Food Trust的首個用戶，沃爾瑪要求所有合作企業都必須加入IBM Food Trust網絡，分兩個階段實現端到端的可追溯性。沃爾瑪表示，「藉助該區塊鏈平臺，將能夠快速知曉所有食品的來源」。
區塊鏈溯源的優勢
區塊鏈是分佈式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用，是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一次轉手或交易的信息。它可以用於食品領域，以便供應鏈中的每一方（生產商，加工商和分銷商）都能提供有關其特定角色的可追溯性信息（如日期，地點，農場建築，分銷渠道）。
隨著百姓生活中越來越豐富的食品供應，人們對食品安全的關注度也日漸提升。傳統模式從生產到流通，食品安全問題很難把控，生產者和消費者的信任機制一直沒有建立起來。從食品的原料、生產、供應、以及流通的過程，會涉及到很多的供應鏈條、經銷商、硬件企業等等多方，安全不能得以保障。為了解決這一世界性難題，通過區塊鏈自身的去中心化、信息不可篡改、開放性的特點，可以追溯食品源頭，從此保障食品從生產到出廠、運輸和流通銷售一列流程有據可查。下圖展示了消費者和商家如何通過區塊鏈溯源平臺對產品的生產流程進行跟蹤瞭解。
相較於傳統的防偽方式，區塊鏈防偽溯源的優勢可歸納為以下三個方面：
1、多方主體信任背書
區塊鏈去中心化，降低了信任背書的難度，能組織到更多的供應鏈參與方，補充和共同維護更多的商品數據，提高用戶的信任度。生產加工商、供應商、分銷商、承運商、消費者都可以通過掃碼追查到食品的源頭數據。區塊鏈多中心化網絡信任，還可以掌握跟蹤交易情況。
2、溯源有效追責
區塊鏈分佈式賬本功能數據記錄具有一致性（不可篡改、時間戳等），讓交易可追溯。供應鏈數據被篡改時，可實現有效追責。商品信息透明真實，根除假冒偽劣問題。食品公司可以有效快捷的追溯到食品問題的源頭，快速召回有問題產品降低財務損失。降低消費者的風險。
3、打破各方信息孤島
供應鏈各方共同維護數據源，這些數據依次打包進入區塊中，且公開透明，用戶可以通過ID來查詢流程信息，也可以通過區塊高度來查詢某個區塊內包括的流程數據，及對應的解決辦法，確保參與各方及時發現運行過程中的問題，有助於提升供應鏈管理效率。
區塊鏈溯源未來發展趨勢
雖然目前區塊鏈溯源技術還存在很多問題，但歷史不可更改這一特性至少可以增加生產商的造假成本。
從防偽溯源本身來分析，目前來看，在區塊鏈眾多應用領域中，溯源防偽是目前最有前景的區塊鏈領域之一，這是因為其能夠利用它與所有合作伙伴共享的安全數據庫，併為客戶提供更高水平的食品安全保障。換言之，區塊鏈溯源技術在食品行業潛在需求量可觀。原因可歸納於三個方面：一是對於消費者來說，該技術將滿足消費者對食品質量透明度日益增長的需求；二是對於食品供應商（育種者）來說，這是展示其產品高質量和專業性的一種手段；三是技術易推廣使用，每個產品的標籤都將包含一個QR碼，消費者可以使用他們的智能手機進行掃描，不需要另購其他設備。
從外部監管機制上分析，中國市場監管的主動性和改革動力為區塊鏈溯源技術的發展提供了良好的環境，如果下大力氣推動區塊鏈溯源防偽領域的創新與應用，將會使中國的信任機制領先於世界。因為區塊鏈上各節點之間的數據交換遵循固定且預知的算法，因此區塊鏈網絡是無須信任的。信任是各個行為的基礎，它將間接改變我們周圍的這個世界。所以如果我們能夠大範圍地讓這種信用流動起來，人們的付出就能夠得到更好的回報。在數字經濟的大趨勢下，隨著國家新一代信息技術不斷落實推進，大數據、物聯網時代已經到來，所有行業都面臨著數字化升級。儘管目前待攻克的技術瓶頸還有很多，但可以預見區塊鏈溯源技術在供應鏈領域發展的前景廣闊。
未來，如果政府相關部門和質檢機構能夠加入區塊鏈防偽溯源的聯盟鏈，則會進一步增加該項技術的公信力。在防偽打擊假貨層面，區塊鏈溯源只是一種手段、一種工具，如果沒有政府監管部門、檢測檢驗部門等相關部門的監管機制配合，一切都是空談。這就需要強有力的監督機制與懲罰措施配合。一旦發現商家上傳的數據存在造假，必將通過法律手段嚴懲不貸，同時利用區塊鏈溯源配合相關部門及時進行問題商品的精準召回，這樣才能實現有效的防偽溯源，提升整個產業鏈的執行效率。
（陳騰）
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